工业控制系统概述.pptx

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1、会计学1工业控制系统概述工业控制系统概述工业过程的类型工业过程的类型n n流程工业（Process Industry）n n连续生产过程连续生产过程n n产品论产品论“斤斤”卖卖n n如：化肥如：化肥n n制造业（Manufacturing Industry）n n离散制造过程离散制造过程n n产品论产品论“个数个数”卖卖n n如：螺丝钉如：螺丝钉第1页/共24页工业控制的分类工业控制的分类n n过程控制（过程控制（Process ControlProcess Control）n n控制流程工业的生产过程控制流程工业的生产过程n n一条生产线只生产一种产品一条生产线只生产一种产品n n主要控制

2、手段是主要控制手段是PIDPIDn n现在流行叫现在流行叫Process AutomationProcess Automation（过程自动化）过程自动化）n n离散控制（离散控制（Discrete ControlDiscrete Control）n n控制制造业的加工过程控制制造业的加工过程n n主要手段是顺序与逻辑控制主要手段是顺序与逻辑控制n n现在流行叫现在流行叫Factory AutomationFactory Automation（工厂自动化）工厂自动化）n n批量控制（批量控制（Batch ControlBatch Control）n n同一生产线上的间歇性、多品种生产过程，半连

3、续过程。同一生产线上的间歇性、多品种生产过程，半连续过程。n n既有顺序与逻辑控制，也有连续过程控制既有顺序与逻辑控制，也有连续过程控制n n每种产品有自己的每种产品有自己的“配方配方”n n主要是食品和制药行业主要是食品和制药行业第2页/共24页连续控制：流程工业连续控制：流程工业第3页/共24页离散控制：制造业离散控制：制造业第4页/共24页批量过程：制药行业批量过程：制药行业第5页/共24页工业控制的分类工业控制的分类outputcontroller+-plant statedisplaycontrol variable(analog)set-pointplantmeasurementp

4、lant statesequenceron/offplantdisplay过程控制：闭环的特征closed-loop control/regulationkeywords:feedback,analog variables,continuous processes,process control 离散控制：开环的特征open-loop control/commandkeywords:sequential/combinatorial,binary variables,discrete processes,batch control,manufacturingoutputerror(deviati

5、on)binary%process valuemeasurementclock第6页/共24页大部分工厂都是混合过程工厂大部分工厂都是混合过程工厂n n啤酒厂：啤酒厂：n n发酵是发酵是 连续过程（连续过程（Process ControlProcess Control）n n装瓶灌封是装瓶灌封是 离散过程（离散过程（Discrete ControlDiscrete Control）Automotive ManufacturingElectronicsMachineryTextilesPharmaceuticalsFine ChemicalFood&BeverageMetals&MiningWa

6、ter&WastePulp&PaperPetrochemicalsOil&GasElectrical Powerdiscretecontinuous第7页/共24页工业控制系统分类工业控制系统分类n n分布式控制系统（Distributed Control System：DCS）n n属于过程控制系统（属于过程控制系统（Process ControlProcess Control）n n适用于流程工业（适用于流程工业（Process IndustryProcess Industry）n n可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller：PLC）n n属于离散控制系

7、统（属于离散控制系统（Discrete ControlDiscrete Control）n n适用于制造业（适用于制造业（Manufacturing IndustryManufacturing Industry）批量过程有对应的控制系统吗？第8页/共24页工业控制：几个重要的阶段工业控制：几个重要的阶段n n模拟监测仪表手动控制（模拟监测仪表手动控制（19301930以前）以前）n n模拟单回路反馈控制器（模拟单回路反馈控制器（19301930以后）以后）n n19451945年美国人年美国人BodeBode，奠定了控制理论的基础。，奠定了控制理论的基础。n n监督控制（监督控制（SCADAS

8、CADA：Supervisory Control and Data AquisitionSupervisory Control and Data Aquisition）n n计算机开始用于过程控制，主要是监视功能（计算机开始用于过程控制，主要是监视功能（19501950s s）n n设定值控制（设定值控制（SPCSPC：Set Point ControlSet Point Control）n n由计算机计算出给定值，输出给模拟调节器（由计算机计算出给定值，输出给模拟调节器（19601960s s）n n直接数字控制（直接数字控制（DDCDDC：Direct Digital ControlDir

9、ect Digital Control）n n模拟模拟PIDPID电路变成了数字电路变成了数字PIDPID（1960s1960s）n n可编程控制器（可编程控制器（PLCPLC：Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller）n nDick MorleyDick Morley博士，博士，19681968年，年，ModiconModicon公司，公司，084084系列系列n n分布式控制系统（分布式控制系统（DCSDCS：Distributed Control SystemDistributed Control System）

10、n n分布式控制器，集中分布式控制器，集中CRTCRT监视（监视（19751975年，年，HoneywellHoneywell：TDC2000TDC2000）n n现场总线仪表（现场总线仪表（Fieldbus InstrumentFieldbus Instrument）n n用数字信号仪表取代用数字信号仪表取代4 42020mAmA模拟仪表（模拟仪表（19901990s s）“间接数字控制”呢？第9页/共24页信息化工厂的层次信息化工厂的层次生产执行系统（生产执行系统（MES）监视与人机接口监视与人机接口(SCADA)单元控制单元控制回路控制回路控制传感器、变送器、执行器传感器、变送器、执行器

11、被控主设备被控主设备企业管理（企业管理（ERP）DCS第10页/共24页信息化工厂的层次信息化工厂的层次MES单元控制回路控制输入输出传感器、变送器、执行器AV控制室操作接口control room被控主设备工作流与生产执行过程控制SCADA=Supervisory ControlAnd Data AcquisitionTERP企业管理第11页/共24页现场设备：传感器、变送器、执现场设备：传感器、变送器、执行器行器第12页/共24页控制器与输入输出控制器与输入输出第13页/共24页控制室人机接口：模拟时代控制室人机接口：模拟时代第14页/共24页控制室人机接口：数字时代控制室人机接口：数字时

12、代第15页/共24页各层次系统的相应时间各层次系统的相应时间PlanningLevelExecutionLevelControlLevelSupervisoryLevelms Seconds Hours Days Weeks Month YearsERP(Enterprise Resource Planning)DCS MES(Manufacturing Execution System)PLC(Programmable Logic Controller)(Distributed Control System)(Supervisory Control and Data Acquisition)

13、SCADA第16页/共24页DCS的基本体系结构的基本体系结构第17页/共24页DCS组成组成n nIOIO模块模块n n模入（模入（AIAI）、）、模出（模出（AOAO）、）、开入（开入（DIDI）、）、开出（开出（DODO）、）、脉入脉入（PIPI）。）。n n主控制器（主控制器（Main Control UnitMain Control Unit：MCUMCU）n n执行控制运算执行控制运算n n控制网络（控制网络（Control NetworkControl Network）n n将主控制器与将主控制器与IOIO模块连接起来模块连接起来n n系统网络（系统网络（System Netwo

14、rkSystem Network）n n将主控制器、操作员站、工程师站和系统服务器连接将主控制器、操作员站、工程师站和系统服务器连接n n操作员站（操作员站（Operator StationOperator Station）n n操作工用计算机操作工用计算机n n工程师站（工程师站（Engineer StationEngineer Station）n n组态（组态（configurationconfiguration）工程师用计算机工程师用计算机n n系统服务器（系统服务器（System ServerSystem Server）n n集中存储组态或历史数据信息集中存储组态或历史数据信息什么是“

15、组态”？第18页/共24页组态（组态（Configuration）n n设备组态：确定系统中的硬件设备n n图形组态：设计操作员站画面n n控制算法组态：设计控制算法n n其它组态：趋势、报表、报警第19页/共24页图形组态图形组态第20页/共24页控制算法组态：控制算法组态：控制算法组态：控制算法组态：IEC61131-3IEC61131-3五种语言五种语言五种语言五种语言Structured Text(ST)VAR CONSTANT X:REAL:=53.8;Z:REAL;END_VARVAR aFB,bFB:FB_type;END_VARbFB(A:=1,B:=OK);Z:=X-INT_

16、TO_REAL(bFB.OUT1);IF Z57.0 THEN aFB(A:=0,B:=“ERR”);ELSE aFB(A:=1,B:=“Z is OK”);END_IFLadder Diagram(LD)AUTOMAN_ONACTCALC1CALCIN1IN2OUTPUMPFunction Block Diagram(FBD)CALC1CALCIN1IN2OUTPUMPAUTOMAN_ONACT=1DIVDOVInstruction List(IL)A:LD%IX1(*PUSH BUTTON*)ANDN%MX5(*NOT INHIBITED*)ST%QX2(*FAN ON*)Sequenti

17、al Flow Chart(SFC)START STEPT1T2D1_READYD2_READYSTEP AACTION D1NDACTION D2STEP BD3_READYD4_READYACTION D3NDACTION D4T3第21页/共24页一个专业的仪控工程师（一个专业的仪控工程师（一个专业的仪控工程师（一个专业的仪控工程师（I&C ProfessionalI&C Professional）n n通晓各种传感器、变送器、执行器的应用n n通晓基本控制元件（如继电器等）n n通晓DCS/PLC等系统硬件的指标和应用n n通晓HMI软件的应用n n通晓过程控制算法的设计和现场调试n n通晓网络设备和现场总线的应用n n通晓各种流行的软件接口（如OPC）应用n n通晓各种行业标准、国际和国家强制型法规n n通晓仪控项目的实施和管理第22页/共24页The End祝你们成功！祝你们成功！第23页/共24页感谢您的观看。感谢您的观看。第24页/共24页